近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是產(chǎn)業(yè)發(fā)展同時面臨電池能量密度不高、續(xù)航里程不足、充電時間長等技術(shù)瓶頸制約，行業(yè)痛點促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈積極尋找新型替代材料以實現(xiàn)能量密度的重大突破。石墨烯因其良好的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性進入新能源汽車產(chǎn)業(yè)視野，石墨烯電池也被認為是提高電池能量密度、縮短充電時間的解決方案之一。

新能源領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。2010年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。也是以此為標志，社會對石墨烯的關(guān)注度日益升高。

因為石墨烯具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，目前在新能源、涂料、復(fù)合材料、大健康、節(jié)能環(huán)保和電子信息為主的六大領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。尤其是在新能源領(lǐng)域，大家普遍對通過石墨烯材料應(yīng)用來提高動力電池的能源密度和縮短充電時間抱以很大期望。

寧波中車新能源科技有限公司工程師袁俊在北京石墨烯論壇2018上介紹，因為石墨烯具有很高的表比面積和優(yōu)良的導(dǎo)電性，目前該公司的研發(fā)團隊一直在研究通過加入石墨烯進一步提高超級電容器的能量密度和功率密度，事實證明加入石墨烯提升了超級電容器的產(chǎn)品性能，能夠更好地滿足現(xiàn)階段軌道交通和車輛動力需求。  

從料材到器用還需時日

然而，在行業(yè)熱度很高，市場各方面需求很旺盛，企業(yè)和研究機構(gòu)積極性也很高背景下，近年來石墨烯在產(chǎn)業(yè)化方面卻并沒有取得較大進展，更多還是停留在基礎(chǔ)研究上，各類高端應(yīng)用和產(chǎn)品并沒有問世。

工業(yè)和信息化部賽迪研究院原材料工業(yè)研究所所長肖勁松表示，一種新材料要發(fā)展成一種產(chǎn)業(yè)，必須要經(jīng)過從“料材”到“器用”的一個過程。當前我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚面臨技術(shù)、市場、成本三大方面短板。

技術(shù)方面來看，目前產(chǎn)業(yè)還存在關(guān)鍵技術(shù)有待突破，制備材料企業(yè)材料不過關(guān)等問題。2004年至今年5月，全球申請專利的數(shù)量大概是6萬余項，我國占了一半以上，處于國際領(lǐng)先地位，但是創(chuàng)新能力尚不足，缺少真正的核心知識產(chǎn)權(quán)。一方面應(yīng)該謹防石墨烯產(chǎn)業(yè)陷入低端陷阱，不能單看專利數(shù)量，更應(yīng)注重專利質(zhì)量；另一方面也應(yīng)重視專利保護。

市場方面來看，目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏龍頭企業(yè)帶動，企業(yè)分散、力量不集中、多為小作坊式的初創(chuàng)企業(yè)。大部分企業(yè)追求全面發(fā)展，在技術(shù)分工上沒有側(cè)重點。數(shù)據(jù)顯示，近年來我國石墨烯企業(yè)數(shù)量增長迅速，2015年我國約有350家石墨烯企業(yè)，2016年增長至2059家，2017年達到了4638家，而實際上真正展開業(yè)務(wù)的，只有1/5左右。

石墨烯的應(yīng)用也存在一定短板，由于下游應(yīng)用企業(yè)沒有完全實現(xiàn)一些高端應(yīng)用產(chǎn)品的制造，從而導(dǎo)致有產(chǎn)能沒產(chǎn)量的現(xiàn)象。從2016年截至目前，我國石墨烯的總體產(chǎn)能約達到6萬噸，但是很多產(chǎn)能還沒完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量。

成本方面，由于石墨烯是一種新材料，新材料的研發(fā)周期普遍較長，研發(fā)投入十分巨大，因而導(dǎo)致目前石墨烯的應(yīng)用成本普遍偏高。

肖勁松指出，上述短板嚴重制約了我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化的進程。此外，標準化等問題也應(yīng)該引起重視。

研發(fā)代工為產(chǎn)研結(jié)合提供便利

北京石墨烯研究院創(chuàng)始院長劉忠范指出，石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在還處在期望的頂峰而絕非發(fā)展的頂峰，當前石墨烯在質(zhì)量方面尚不足以支撐起未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)大賽，石墨烯的“殺手锏”以及應(yīng)用仍在探索之中，尚沒有找到獨到的不可或缺的應(yīng)用。

當前石墨烯產(chǎn)業(yè)一大突出矛盾就是產(chǎn)研結(jié)合有待進一步加強。當前石墨烯企業(yè)普遍小而全，研發(fā)力量不足，很難形成真正的核心競爭力和取得關(guān)鍵技術(shù)突破。而大學(xué)往往具有豐富的科研力量，但是在和產(chǎn)業(yè)結(jié)合方面仍然力度不足。

劉忠范表示，為了解決這一問題，北京石墨烯研究院提出研發(fā)代工的理念，即針對特定企業(yè)的研發(fā)需求，組建由高水平、專業(yè)人員構(gòu)成的專門研發(fā)團隊，面向市場需求，開展定制化的技術(shù)研發(fā)。通過企業(yè)方與工程方全工程利益捆綁，長期穩(wěn)定地服務(wù)于企業(yè)高技術(shù)研發(fā)，從而實現(xiàn)從技術(shù)研究到產(chǎn)業(yè)化落地的無縫銜接。目前該研究院已經(jīng)首批成立5個研發(fā)代工中心，將為石墨烯產(chǎn)業(yè)的政產(chǎn)研學(xué)進一步融合貢獻自己的經(jīng)驗和智慧。